SONNE
Wo Weltraumwetter gemacht wird
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Graz
astronews.com
18. Juli 2013

Mit zwei NASA-Satelliten haben Wissenschaftler einen Prozess auf der Sonne verfolgen können, der für die Entstehung von solaren Flares und koronalen Massenauswürfen verantwortlich gemacht wird: die Neukonfiguration von Magnetfeldlinien. Die Daten bestätigen im Wesentlichen die Theorien der Forscher über diese energiereichen Ereignisse.

Die RHESSI-Daten sind hier in Orange über ein Bild des Solar Dynamics Observatory gelegt, das den Verlauf der Magnetfeldlinien in der Atmosphäre der Sonne zeigt. Bild: NASA/SDO/RHESSI/Goddard

Wenn das Weltraumwetter Kapriolen schlägt, dann hat das mitunter auch auf der Erde Auswirkungen. Explosionen auf der Sonne schleudern geladene Teilchen manchmal bis in die Atmosphäre des blauen Planeten. Dort können sie Satelliten stören, den Flugverkehr behindern und sogar Stromausfälle auf der Erde verursachen.

Dr. Yang Su, der als Sonnenforscher in der Arbeitsgruppe von Prof. Astrid Veronig am Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz arbeitet, ist es nun erstmals gelungen, auf detaillierten Bildern der Sonne, die Neukonfiguration von Magnetfeldlinien zu beobachten, die für die Entstehung der Explosionen und damit für solare Flares oder koronale Massenauswürfe verantwortlich gemacht wird. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht.

In der äußeren Atmosphäre der Sonne, der Korona, beträgt die Temperatur mehrere Millionen Grad Celsius. Wenn das Plasma, also das gasförmige Material aus geladenen Teilchen, aus dem die Sonne besteht, explodiert, steigt die Temperatur in diesen Bereichen auf über 20 Millionen Grad. "Die Ursache für solche Explosionen ist die Verschmelzung von Magnetfeldern über der Sonnenoberfläche", erklärt Veronig. "Kommen sich zwei einander entgegengesetzte Magnetfelder zu nahe, dann brechen sie auf, um sich anschließend neu zu formieren. Dabei werden gewaltige Energien frei".

Schon länger vermutet man, dass auf diese Weise Sonneneruptionen entstehen, die entweder als solare Flares oder - wenn geladene Teilchen des Plasmas in den Weltraum ausgestoßen werden - als koronale Massenauswürfe bezeichnet werden. Da die Partikelwolken von der Sonne auch Satelliten im Erdorbit beeinflussen und im Extremfall sogar auf der Erde selbst für Schäden sorgen können, ist das Verständnis der Vorgänge in der Sonnenkorona auch wichtig für eine Vorhersage dieses "Weltraumwetters."

"Man versucht noch immer zu verstehen, wie durch diese Neukonfiguration von Magnetfeldern Flares entstehen", so Su. "Wir haben schon viele einzelne Indizien, aber unser Bild ist noch nicht komplett." Eine vielleicht entscheidendes Teil des Puzzles könnte Su nun zusammen mit Kollegen durch die Beobachtung eines solaren Flares am 17. August 2011 mithilfe des NASA-Satelliten Solar Dynamics Observatory gefunden haben. Zwar lassen sich damit die Magnetfeldlinien nicht direkt verfolgen, doch kann man das heiße Plasma beobachten, das an die Linien gebunden ist.

Auf den Bildern des NASA-Satelliten sahen die Forscher dann tatsächlich etwas, was wie eine Verschmelzung von Magnetfeldlinien aussah: Zwei Bündel von Feldlinien schienen sich aufeinander zuzubewegen und dann kurzzeitig zu verbinden. Anschließend entfernte sich die eine Hälfte ins All, während die andere Hälfte wieder auf die Sonne zurückfiel.

Um sicherzugehen, dass sie auch tatsächlich das beobachtet hatten, was sie glaubten, schauten sich die Forscher anschließend die Daten des NASA-Satelliten Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) an, der Informationen über die Temperaturentwicklung in der Region während des Ereignisses lieferte. Und tatsächlich zeigten sich oberhalb und unterhalb des vermuteten Verschmelzungspunktes heiße Bereiche - ganz wie es die Modelle vorhersagen. "Es ist das erste Mal, dass wir die gesamte Struktur dieses Prozesses so detailliert sehen können, dank der hochwertigen Daten des Solar Dynamics Oberservertory", so Su. "Sie bestätigen unsere Theorie mit visuellen Beweisen."

Die Beobachtungen liefern nun gemeinsam mit den aufgezeichneten physikalischen Daten eine umfassende Basis für weitere Berechnungen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in Modelle ein, mit denen die Wissenschaftler die Vorgänge auf der Sonne am Computer simulieren. Ziel ist, die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse immer weiter aufzuklären und nicht zuletzt auch ihre Auswirkungen auf das Weltraumwetter besser einschätzen zu können.

Die NASA hat die Beobachtungen auch in einem kurzen Film zusammengefasst, der die Bewegung der Magnetfeldlinien zeigt und bei YouTube abrufbar ist.